JP5977828B2

JP5977828B2 - Energy sensor for optical beam alignment

Info

Publication number: JP5977828B2
Application number: JP2014527148A
Authority: JP
Inventors: マシューアールグラハム; スティーヴンチャン; ジェイムズエイチクラウチ; イゴーヴィーフォーメンコフ
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: KR101949839B1; EP2745650A4; US20130043401A1; CN103748967B; TWI536869B; CN103748967A; WO2013028272A1; TW201311057A; US8993976B2; JP2014531743A; KR20140053347A; EP2745650A1

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１１年８月１９日出願の「光ビームアラインメントのためのエネルギセンサ」という名称の米国特許仮出願番号第６１／５２５，５６１号に対する優先権を主張し、かつ２０１１年９月３０日出願の「光ビームアラインメントのためのエネルギセンサ」という名称の米国一般特許出願番号第１３／２４９，５０４号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許の両方は、これにより引用によって本明細書にその全体が組み込まれる。 [Cross-reference to related applications]
This application claims priority to US Provisional Application No. 61 / 525,561 entitled “Energy Sensor for Light Beam Alignment” filed on August 19, 2011, and September 30, 2011. No. 13 / 249,504, entitled “Energy Sensor for Light Beam Alignment”, filed in Japanese Patent Application No. 13 / 249,504, both of which are hereby incorporated by reference. The entirety is incorporated into the description.

本開示の主題は、駆動レーザシステムからの増幅された光ビームを極紫外光源内のターゲット領域でターゲット材料に対して位置合わせする装置に関する。 The subject of the present disclosure relates to an apparatus for aligning an amplified light beam from a drive laser system with a target material at a target region in an extreme ultraviolet light source.

極紫外線（ＥＵＶ）光は、約５０ｎｍ又はそれ未満の波長を有する電磁放射線であり、かつ軟Ｘ線と呼ばれることもある。ＥＵＶ光は、基板、例えば、シリコンウェーハ内に極めて小さな特徴部を生成するためにフォトリソグラフィ処理に使用することができる。ＥＵＶ光を生成する方法は、以下に限定されるものではないが、輝線がＥＵＶ範囲にある元素、例えば、キセノン、リチウム、又は錫を有するプラズマ状態に材料を変換することを含む。レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）と呼ぶことが多い１つのこのような方法において、必要とされるプラズマは、駆動レーザと呼ぶことができる増幅された光ビームを用いて、例えば、材料の液滴、流れ、又はクラスターの形態であるターゲット材料を照射することによって生成することができる。この処理に関して、プラズマは、典型的には密封容器、例えば、真空チャンバ内で生成され、かつ様々なタイプの測定機器を使用してモニタされる。 Extreme ultraviolet (EUV) light is electromagnetic radiation having a wavelength of about 50 nm or less and is sometimes referred to as soft x-rays. EUV light can be used in photolithography processes to produce very small features in a substrate, eg, a silicon wafer. The method of generating EUV light includes, but is not limited to, converting the material to a plasma state having elements whose emission lines are in the EUV range, such as xenon, lithium, or tin. In one such method, often referred to as a laser-produced plasma (LPP), the required plasma is amplified using an amplified light beam, which can be referred to as a drive laser, for example, a drop of material, a flow of material. Or by irradiating a target material in the form of a cluster. For this process, the plasma is typically generated in a sealed container, such as a vacuum chamber, and monitored using various types of measurement equipment.

米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書US Patent Publication No. 2011/0141865 米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書US Patent Publication No. 2011/0140008 米国特許公開第２００６７０２１９９５７号明細書US Patent Publication No. 200670219957

一部の一般的な態様において、パルスの増幅光ビームの位置は、ターゲット混合物が位置付けられ、それによってターゲット混合物内のターゲット材料の少なくとも一部分を紫外電磁放射線を放出するプラズマ状態に変換するターゲット領域に向けて駆動軸線に沿ってパルスの増幅光ビームを誘導し、放出電磁放射線のエネルギをターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くの異なる位置で検出し、検出エネルギを解析し、解析された検出エネルギに基づいてターゲット混合物とターゲット領域内の増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつターゲット領域内のターゲット混合物に対する増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的な半径方向距離を調節することにより、ターゲット混合物のターゲット材料に対して調節される。 In some general aspects, the position of the pulsed amplified light beam is in a target region where the target mixture is positioned, thereby converting at least a portion of the target material in the target mixture into a plasma state that emits ultraviolet electromagnetic radiation. Directing the amplified light beam of pulses along the drive axis towards and detecting the energy of the emitted electromagnetic radiation at two or more different locations radially separated from the main axis intersecting the target area; Analyzing the detected energy, estimating a relative radial alignment between the target mixture and the drive axis of the amplified light beam in the target area based on the analyzed detected energy, and amplifying light for the target mixture in the target area Adjust the radial alignment of the beam and thereby target By adjusting the relative radial distance between the region of the target mixture and the drive axis, it is adjusted to the target material of the target mixture.

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、放出紫外電磁放射線のエネルギは、極紫外電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。放出紫外電磁放射線のこのエネルギは、深紫外電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。放出紫外電磁放射線は、極紫外（ＥＵＶ）電磁放射線とすることができる。 Implementations can include one or more of the following features. For example, the energy of the emitted ultraviolet electromagnetic radiation can be detected by measuring the energy of the extreme ultraviolet electromagnetic radiation. This energy of emitted ultraviolet electromagnetic radiation can be detected by measuring the energy of deep ultraviolet electromagnetic radiation. The emitted ultraviolet electromagnetic radiation can be extreme ultraviolet (EUV) electromagnetic radiation.

ターゲット混合物と駆動軸線間の相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の半径方向アラインメントを推定することによって推定することができる。 The relative radial alignment between the target mixture and the drive axis can be estimated by estimating the radial alignment between the target mixture and the drive axis in the target region.

増幅光ビームの半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物に向けて増幅光ビームをステアリングして移動する１つ又はそれよりも多くの光学要素の位置及び角度の１つ又はそれよりも多くを調節することによってターゲット混合物に対して調節することができる。増幅光ビームをステアリングして移動する１つ又はそれよりも多くの光学要素の位置及び角度の１つ又はそれよりも多くは、増幅光ビームをターゲット領域に向けて向け直す曲面ミラーの位置及び角度の１つ又はそれよりも多くを調節することによって調節することができる。 The radial alignment of the amplified light beam provides one or more of the position and angle of one or more optical elements that steer and move the amplified light beam toward the target mixture in the target region. It can be adjusted to the target mixture by adjusting. One or more of the position and angle of the one or more optical elements that steer and move the amplified light beam is the position and angle of the curved mirror that redirects the amplified light beam toward the target area Can be adjusted by adjusting one or more of them.

主軸線から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くの異なる位置での放出電磁放射線のエネルギは、主軸線から半径方向に分離された４つの位置で放出電磁放射線のエネルギを測定することによって検出することができる。 The energy of the emitted electromagnetic radiation at two or more different positions radially separated from the main axis is measured at four positions radially separated from the main axis. Can be detected.

本方法はまた、増幅光ビームを供給する駆動レーザシステムに向けてターゲット混合物から反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉する段階を含む。ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントは、捕捉画像を解析することによって少なくとも部分的に推定することができる。 The method also includes capturing an optical image of the laser beam reflected back from the target mixture toward a drive laser system that provides an amplified light beam. The relative radial alignment between the target mixture in the target area and the drive axis of the amplified light beam can be estimated at least in part by analyzing the captured image.

２つ又はそれよりも多くの位置での放出電磁放射線のエネルギは、エネルギを増幅光ビームのパルス繰返し速度の程度である速度で測定することによって検出することができる。 The energy of the emitted electromagnetic radiation at two or more locations can be detected by measuring the energy at a rate that is a measure of the pulse repetition rate of the amplified light beam.

増幅光ビームの半径方向アラインメントをターゲット領域においてターゲット混合物に対して調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を低減することができる。 The radial alignment of the amplified light beam can be adjusted relative to the target mixture in the target region, thereby reducing the relative radial distance between the target mixture and the drive axis in the target region.

検出エネルギは、第１の１つ又はそれよりも多くの位置で取られた第１の組のエネルギの第１の全エネルギと、第２の１つ又はそれよりも多くの位置で取られた第２の組のエネルギの第２の全エネルギとの差の値を判断することによって解析することができ、第１の１つ又はそれよりも多くの位置は、第２の１つ又はそれよりも多くの位置とは異なる。第１の全エネルギは、第１の１つ又はそれよりも多くの位置で取られたエネルギの合計とすることができ、第２の全エネルギは、第２の１つ又はそれよりも多くの位置で取られたエネルギの合計とすることができる。 The detected energy was taken at a first total energy of a first set of energy taken at a first one or more locations and at a second one or more locations. The first set of one or more positions can be analyzed by determining a value of a difference between the second set of energies and the second total energy. Also different from many positions. The first total energy can be the sum of the energy taken at the first one or more locations, and the second total energy can be the second one or more. It can be the sum of the energy taken at the location.

検出エネルギは、差値を２つ又はそれよりも多くの位置の全てで取られたエネルギのうちの全ての全エネルギにより正規化することによって解析することができる。 The detected energy can be analyzed by normalizing the difference value by all of the energy taken at all of the two or more locations.

相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間で主軸線に垂直である第１の方向に沿って取られた半径方向距離を推定することによって推定することができる。相対的半径方向アラインメントは、ターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間で第１の方向と主軸線とに垂直である第２の方向に沿って取られた半径方向距離を推定することによって推定することができる。 Relative radial alignment is estimated by estimating a radial distance taken along a first direction perpendicular to the main axis between the target mixture in the target area and the drive axis of the amplified light beam. be able to. Relative radial alignment is a radial distance taken along a second direction perpendicular to the first direction and the main axis between the target mixture in the target region and the drive axis of the amplified light beam. It can be estimated by estimating.

別の一般的な態様において、装置は、駆動軸線に沿って進むパルスの増幅光ビームを生成する駆動レーザシステムと、パルスの増幅光ビームをターゲット領域に向けて誘導するビーム送出システムと、ターゲット材料を含むターゲット混合物をターゲット領域に与えるターゲット材料送出システムと、ターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離され、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線のエネルギを検出するように構成された２つ又はそれよりも多くのセンサと、２つ又はそれよりも多くのセンサからの出力を受け取り、検出エネルギを解析して解析に基づいてターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつ信号をビーム送出システムに出力してターゲット領域内のターゲット混合物に対して増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を調節するように構成されたコントローラとを含む。 In another general aspect, an apparatus includes a drive laser system that generates a pulsed amplified light beam that travels along a drive axis, a beam delivery system that directs the pulsed amplified light beam toward a target region, and a target material. A target material delivery system that provides a target mixture to the target region, and is separated from the main axis that intersects the target region in a radial direction and a pulsed amplified light beam is emitted from the target material in a plasma state when it intersects the target mixture Two or more sensors configured to detect the energy of ultraviolet electromagnetic radiation and the output from the two or more sensors is received, the detected energy is analyzed and the target based on the analysis Relative radial alignment between target mixture and drive axis in region And output a signal to the beam delivery system to adjust the radial alignment of the amplified light beam relative to the target mixture in the target area, thereby relative to the target mixture in the target area and the drive axis. And a controller configured to adjust the radial distance.

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、駆動レーザシステムは、望ましい波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒体を各々が含む１つ又はそれよりも多くの光増幅器と、励起源と、内部光学系とを含むことができる。利得媒体は、ＣＯ₂を含むことができる。 Implementations can include one or more of the following features. For example, the drive laser system includes one or more optical amplifiers each including a gain medium capable of optically amplifying a desired wavelength with high gain, a pump source, and internal optics. Can do. The gain medium can include CO _2.

ビーム送出システムは、増幅光ビームをターゲット領域に集束させる集束光学要素を含むことができる。ターゲット材料送出システムは、ターゲット混合物の流体液滴をターゲット領域に与えるノズルを含むことができる。 The beam delivery system can include a focusing optical element that focuses the amplified light beam onto a target area. The target material delivery system can include a nozzle that provides a fluid droplet of the target mixture to the target area.

装置はまた、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線の少なくとも一部分を捕捉して向け直す放射線コレクターを含むことができる。 The apparatus may also include a radiation collector that captures and redirects at least a portion of the ultraviolet electromagnetic radiation emitted from the plasma target material when the pulsed amplified light beam intersects the target mixture.

放出紫外電磁放射線は、極紫外電磁放射線を含むことができる。 The emitted ultraviolet electromagnetic radiation can include extreme ultraviolet electromagnetic radiation.

２つ又はそれよりも多くのセンサは、主軸線から半径方向に分離された少なくとも４つのセンサを含むことができる。すなわち、４つのセンサは、主軸線の周りに角度的に位置決めすることができる。 The two or more sensors may include at least four sensors that are radially separated from the main axis. That is, the four sensors can be positioned angularly around the main axis.

２つ又はそれよりも多くのセンサのうちの少なくとも１つは、他のセンサの少なくとも１つを半径方向に分離する距離とは異なる距離によって主軸線から半径方向に分離することができる。２つ又はそれよりも多くのセンサの全ては、同じ距離によって主軸線から半径方向に分離することができ、すなわち、それらは、主軸線から等距離とすることができる。 At least one of the two or more sensors can be radially separated from the main axis by a distance that is different from a distance that radially separates at least one of the other sensors. All of the two or more sensors can be separated radially from the main axis by the same distance, i.e. they can be equidistant from the main axis.

装置は、ターゲット混合物から駆動レーザシステムに向けて反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉するように構成された撮像デバイスを含むことができる。コントローラはまた、撮像デバイスからの出力を受け取ることができ、かつ撮像デバイスからの受け取った出力にも基づいて相対的半径方向アラインメントを推定するように構成することができる。 The apparatus can include an imaging device configured to capture an optical image of the laser beam reflected back from the target mixture toward the drive laser system. The controller can also be configured to receive the output from the imaging device and to estimate the relative radial alignment based on the received output from the imaging device.

２つ又はそれよりも多くのセンサのサンプリング速度は、駆動レーザシステムのパルス繰返し速度の程度とすることができる。 The sampling rate of the two or more sensors can be on the order of the pulse repetition rate of the drive laser system.

別の一般的な態様において、測定システムは、ターゲット領域と交差する主軸線から半径方向に分離され、パルスの増幅光ビームがターゲット混合物と交差した時にターゲット混合物のプラズマ状態のターゲット材料から放出された紫外電磁放射線のエネルギを検出するように構成された２つ又はそれよりも多くのセンサと、２つ又はそれよりも多くのセンサからの出力を受け取るコントローラとを含む。コントローラは、検出エネルギを解析して解析に基づいてターゲット領域内のターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向アラインメントを推定し、かつ信号をビーム送出システムに出力してターゲット領域内のターゲット混合物に対する増幅光ビームの半径方向アラインメントを調節し、それによってターゲット領域内のターゲット混合物と駆動軸線の間の相対的半径方向距離を調節するように構成される。 In another general aspect, the measurement system is radially separated from the main axis intersecting the target region and emitted from the target material in the plasma state of the target mixture when the pulsed amplified light beam intersects the target mixture. Two or more sensors configured to detect the energy of the ultraviolet electromagnetic radiation and a controller that receives output from the two or more sensors. The controller analyzes the detected energy and estimates a relative radial alignment between the target mixture in the target area and the drive axis of the amplified light beam based on the analysis and outputs a signal to the beam delivery system to target It is configured to adjust the radial alignment of the amplified light beam relative to the target mixture in the region, thereby adjusting the relative radial distance between the target mixture and the drive axis in the target region.

実施は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、２つ又はそれよりも多くのセンサは、主軸線から半径方向に分離された少なくとも４つのセンサを含むことができる。 Implementations can include one or more of the following features. For example, two or more sensors can include at least four sensors that are radially separated from the main axis.

２つ又はそれよりも多くのセンサのうちの少なくとも１つは、他のセンサの少なくとも１つを半径方向に分離する距離とは異なる距離によって主軸線から半径方向に分離することができる。 At least one of the two or more sensors can be radially separated from the main axis by a distance that is different from a distance that radially separates at least one of the other sensors.

測定システムは、増幅光ビーム生成する駆動レーザシステムに向けてターゲット混合物から反射して戻されたレーザビームの光学像を捕捉するように構成された撮像デバイスを含むことができる。コントローラはまた、撮像デバイスからの出力を受け取ることができ、かつ撮像デバイスからの受け取った出力に同じく基づいて相対的半径方向アラインメントを推定するように構成される。 The measurement system can include an imaging device configured to capture an optical image of the laser beam reflected back from the target mixture toward a drive laser system that generates an amplified light beam. The controller is also configured to receive the output from the imaging device and to estimate the relative radial alignment based also on the received output from the imaging device.

レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）極紫外（ＥＵＶ）光源のブロック図である。1 is a block diagram of a laser produced plasma (LPP) extreme ultraviolet (EUV) light source. 図１の光源の例示的なターゲット領域、コレクターミラー、エネルギ検出器、及びターゲット材料供給装置を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an exemplary target region, collector mirror, energy detector, and target material supply apparatus of the light source of FIG. 図１の光源の測定システムのブロック図である。It is a block diagram of the measurement system of the light source of FIG. 図３の測定システムによって実行される手順の流れ図である。4 is a flowchart of a procedure executed by the measurement system of FIG. 3. コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。FIG. 3 is a diagram of the exemplary collector mirror, target region, energy sensor, and target material supply apparatus of FIG. 2 taken along the drive axis of the amplified light beam passing through the collector mirror. コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。FIG. 3 is a diagram of the exemplary collector mirror, target region, energy sensor, and target material supply apparatus of FIG. 2 taken along the drive axis of the amplified light beam passing through the collector mirror. コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。FIG. 3 is a diagram of the exemplary collector mirror, target region, energy sensor, and target material supply apparatus of FIG. 2 taken along the drive axis of the amplified light beam passing through the collector mirror. 図１及び図２の光源のｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としての全エネルギＥｔｏｔの例示的なグラフである。3 is an exemplary graph of total energy Etot as a function of element position within the beam delivery system taken along the y-direction of the light source of FIGS. 図１及び図２の光源のｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としての増幅光ビームの駆動軸線とターゲット領域との間の相対的半径方向アラインメントＲＡｙの例示的なグラフである。Exemplary relative radial alignment RAy between the drive axis of the amplified light beam and the target area as a function of element position in the beam delivery system taken along the y-direction of the light source of FIGS. It is a simple graph. コレクターミラーを通過する増幅光ビームの駆動軸線に沿って取られた図２の例示的なコレクターミラー、ターゲット領域、エネルギセンサ、及びターゲット材料供給装置の図である。FIG. 3 is a diagram of the exemplary collector mirror, target region, energy sensor, and target material supply apparatus of FIG. 2 taken along the drive axis of the amplified light beam passing through the collector mirror.

図１を参照すると、ＬＰＰＥＵＶ光源１００は、ビーム経路に沿ってターゲット材料１１４に向けて進む増幅光ビーム１１０でターゲット材料１１４をターゲット領域１０５で照射することによって形成される。増幅光ビーム１１０の駆動軸線は、ビーム１１０が不規則に成形され及び／又は非対称である場合があるので、ビーム１１０のほぼ中心又はビーム１１０が進んでいる大体の方向と見なすことができる。増幅光ビーム１１０の駆動軸線は、光ビーム１１０の光軸と見なすことができる。 Referring to FIG. 1, an LPP EUV light source 100 is formed by irradiating a target material 114 at a target region 105 with an amplified light beam 110 that travels toward the target material 114 along the beam path. The drive axis of the amplified light beam 110 can be viewed as approximately the center of the beam 110 or the general direction that the beam 110 travels, since the beam 110 may be irregularly shaped and / or asymmetric. The drive axis of the amplified light beam 110 can be regarded as the optical axis of the light beam 110.

照射部位とも呼ばれるターゲット領域１０５は、真空チャンバ１３０の内部１０７内にある。増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４に当たった時に、ターゲット混合物１１４内のターゲット材料は、輝線をＥＵＶ範囲に有する元素を有するプラズマ状態に変換される。プラズマ状態内のターゲット混合物１１４は、従って、ＥＵＶ放射線を出射し、ＥＵＶ放射線は、出射ＥＵＶ放射線を中間フォーカスとも呼ぶ中間位置１４５に向けて向け直すように構成することができるコレクターミラー１３５により利用される。 A target region 105, also referred to as an irradiation site, is inside the vacuum chamber 130. When the amplified light beam 110 strikes the target mixture 114, the target material in the target mixture 114 is converted to a plasma state having elements having emission lines in the EUV range. The target mixture 114 in the plasma state thus emits EUV radiation that is utilized by a collector mirror 135 that can be configured to redirect the emitted EUV radiation toward an intermediate position 145, also referred to as an intermediate focus. The

生じたプラズマは、ターゲット混合物内のターゲット材料の組成に依存するある一定の特性を有する。これらの特性は、プラズマによって生成されるＥＵＶ光の波長及びプラズマから放出されるデブリのタイプ及び量を含むことができる。 The resulting plasma has certain characteristics that depend on the composition of the target material in the target mixture. These characteristics can include the wavelength of EUV light generated by the plasma and the type and amount of debris emitted from the plasma.

光源１００は、ページのｚ方向と平行である主軸線１１１から半径方向に分離された２つ又はそれよりも多くのセンサ１７０を含む。主軸線１１１は、ターゲット領域１０５と交差し、かつコレクターミラー１３５の開口１４０からターゲット領域１０５に向けて延びる方向に沿って全体的に延びる。半径方向は、ターゲット領域１０５の区域において主軸線１１１に垂直である平面に沿っている。従って、半径方向は、ｘ及びｙ軸によって定義された平面に沿って延び、２つ又はそれよりも多くのセンサ１７０は、ターゲット領域１０５の区域において主軸線１１１に垂直であるこの平面内にある。センサ１７０は、主軸線１１１周りに位置決めされるが、主軸線１１１から異なる距離にあることができ、互いから等しく離間する必要はない。 The light source 100 includes two or more sensors 170 that are radially separated from a main axis 111 that is parallel to the z direction of the page. The main axis 111 generally extends along a direction that intersects the target region 105 and extends from the opening 140 of the collector mirror 135 toward the target region 105. The radial direction is along a plane that is perpendicular to the main axis 111 in the area of the target region 105. Thus, the radial direction extends along a plane defined by the x and y axes, and two or more sensors 170 are in this plane that is perpendicular to the main axis 111 in the area of the target region 105. . The sensors 170 are positioned around the main axis 111 but can be at different distances from the main axis 111 and need not be equally spaced from each other.

センサ１７０は、増幅光ビーム１１０がターゲット混合物１１４と交差する時に、プラズマ状態のターゲット材料から出射したＥＵＶ放射線のエネルギを測定するように構成される。このようにして、センサ１７０は、エネルギの差を光ビーム１１０周りで上下左右でサンプリングし、光ビーム１１０とターゲット領域１０５の位置関係を判断するように構成される。 The sensor 170 is configured to measure the energy of EUV radiation emitted from the target material in the plasma state when the amplified light beam 110 intersects the target mixture 114. In this way, the sensor 170 is configured to sample the energy difference vertically and horizontally around the light beam 110 and determine the positional relationship between the light beam 110 and the target region 105.

光源１００は、出力をエネルギセンサ１７０から受け取り、この受け取った出力に少なくとも部分的に基づいて解析を行い、かつ増幅光ビーム１１０の駆動軸線とターゲット混合物１１４の間の相対的なアラインメントを判断する主コントローラ１５５も含む。 The light source 100 receives the output from the energy sensor 170, performs an analysis based at least in part on the received output, and determines a relative alignment between the drive axis of the amplified light beam 110 and the target mixture 114. A controller 155 is also included.

次に、エネルギセンサ１７０及び主コントローラ１５５に対して更に説明する前に光源１００の他の特徴を説明する。 Next, other features of the light source 100 will be described before further description of the energy sensor 170 and the main controller 155.

光源１００は、ターゲット混合物１１４を液滴、液体流、固体粒子又はクラスター、液滴内に閉じ込められた固体粒子、又は液体流内に閉じ込められた固体粒子の形態で送出、制御、かつ誘導するターゲット材料送出システム１２５を含む。ターゲット材料１１４は、例えば、水、錫、リチウム、キセノン、又はプラズマ状態に変換された時にＥＵＶ範囲の輝線を有するいずれかの材料のようなターゲット材料を含むことができる。例えば、ターゲット材料は、錫とすることができ、これは、純粋な錫（Ｓｎ）、ＳｎＢｒ₄、ＳｎＢｒ₂、ＳｎＨ₄のような錫化合物、錫ガリウム合金、錫インジウム合金、錫インジウムガリウム合金のような錫合金、又はこれらの合金のあらゆる組合せとすることができる。ターゲット混合物１１４は、非ターゲット粒子のような不純物を含む可能性もある。従って、不純物がない状況では、ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料のみから構成される。ターゲット混合物１１４は、ターゲット材料送出システム１２５によってチャンバ１３０の内部１０７の中にかつターゲット領域１０５に送出することができる。 The light source 100 delivers, controls, and directs the target mixture 114 in the form of a droplet, liquid stream, solid particles or clusters, solid particles confined within a droplet, or solid particles confined within a liquid stream. A material delivery system 125 is included. The target material 114 can include, for example, a target material such as water, tin, lithium, xenon, or any material that has an emission line in the EUV range when converted to a plasma state. For example, the target material can be tin, which is pure tin (Sn), tin compounds such as SnBr ₄ , SnBr ₂ , SnH ₄ , tin gallium alloy, tin indium alloy, tin indium gallium alloy. Such a tin alloy, or any combination of these alloys. The target mixture 114 may also contain impurities such as non-target particles. Thus, in the absence of impurities, the target mixture 114 is composed solely of the target material. The target mixture 114 can be delivered into the interior 107 of the chamber 130 and into the target region 105 by the target material delivery system 125.

光源１００は、レーザシステム１１５の１つ又は複数の利得媒体の反転分布によって増幅光ビームを生成する駆動レーザシステム１１５を含む。光源１００は、レーザシステム１１５とターゲット領域１０５の間でレーザシステム１１５からターゲット領域１０５にビーム１１０を誘導するビーム送出システムを含む。ビーム送出システムは、ビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２を含む。ビーム搬送システム１２０は、増幅光ビーム１１０をレーザシステム１１５から受け取り、増幅光ビーム１１０を必要に応じてステアリング及び修正して増幅光ビーム１１０を集束アセンブリ１２２に出力する。集束アセンブリ１２２は、増幅光ビーム１１０を受け取って、ビーム１１０をターゲット領域１０５に集束させる。集束アセンブリ１２２はまた、ビーム１１０をステアリングするか、又はビーム１１０の位置をターゲット領域１０５に対して調節することができる。 The light source 100 includes a drive laser system 115 that generates an amplified light beam by the inversion distribution of one or more gain media of the laser system 115. The light source 100 includes a beam delivery system that directs the beam 110 from the laser system 115 to the target region 105 between the laser system 115 and the target region 105. The beam delivery system includes a beam delivery system 120 and a focusing assembly 122. The beam delivery system 120 receives the amplified light beam 110 from the laser system 115, steers and modifies the amplified light beam 110 as needed, and outputs the amplified light beam 110 to the focusing assembly 122. A focusing assembly 122 receives the amplified light beam 110 and focuses the beam 110 onto the target region 105. The focusing assembly 122 can also steer the beam 110 or adjust the position of the beam 110 relative to the target region 105.

一部の実施において、レーザシステム１１５は、１つ又はそれよりも多くの主パルス、及び一部の場合に１つ又はそれよりも多くのプレパルスを供給する１つ又はそれよりも多くの光増幅器、レーザ、及び／又はランプを含むことができる。各光増幅器は、望ましい波長を高い利得で光学的に増幅することができる利得媒体と、励起源と、内部光学系とを含む。光増幅器は、レーザ空洞を形成するレーザミラー又は他のフィードバックデバイスを有する場合もあれば、有していない場合もある。従って、レーザシステム１１５は、たとえレーザ空洞がなくても、増幅光ビーム１１０をレーザ増幅器の利得媒体内の反転分布によって生成する。更に、レーザシステム１１５は、十分なフィードバックをレーザシステム１１５に供給するレーザ空洞がある場合には、コヒーレントレーザビームである増幅光ビーム１１０を生成することができる。「増幅光ビーム」という用語は、単に増幅されるが必ずしもコヒーレントレーザ発振であるわけではないレーザシステム１１５からの光、及び増幅されかつコヒーレントレーザ発振でもあるレーザシステム１１５からの光（駆動レーザビームと呼ぶことができる）のうちの１つ又はそれよりも多くを包含する。 In some implementations, the laser system 115 includes one or more optical amplifiers that provide one or more main pulses and, in some cases, one or more prepulses. , Lasers, and / or lamps. Each optical amplifier includes a gain medium that can optically amplify a desired wavelength with high gain, a pump source, and an internal optical system. The optical amplifier may or may not have a laser mirror or other feedback device that forms a laser cavity. Thus, the laser system 115 produces an amplified light beam 110 with an inverted distribution in the gain medium of the laser amplifier, even if there is no laser cavity. Furthermore, the laser system 115 can generate an amplified light beam 110 that is a coherent laser beam if there is a laser cavity that provides sufficient feedback to the laser system 115. The term “amplified light beam” refers to light from a laser system 115 that is simply amplified but not necessarily coherent lasing, and light from a laser system 115 that is both amplified and coherent lasing (with a driving laser beam). One or more of (which can be called).

レーザシステム１１５内の光増幅器は、ＣＯ₂を含む充填ガスを利得媒体として含むことができ、光を約９１００と約１１０００ｎｍの間の波長、特に、約１０６００ｎｍで１０００よりも大きいか又はそれに等しい利得で増幅することができる。レーザシステム１１５に使用される適切な増幅器及びレーザは、レーザデバイス、例えば、比較的高電力、例えば、１０ｋＷ又はそれよりも高く、かつ高いパルス繰返し速度、例えば、５０ｋＨｚ又はそれよりも高く作動し、放射線を例えば約９３００ｎｍ又は約１０６００ｎｍでＤＣ又はＲＦ励起で生成するパルスガス放電ＣＯ₂レーザデバイスを含むことができる。レーザシステム１１５内の光増幅器は、より高い電力でレーザシステム１１５を作動する時に使用することができる水のような冷却システムを含むことができる。 The optical amplifier in the laser system 115 can include a fill gas comprising CO ₂ as a gain medium, with light having a wavelength greater than or equal to about 1000 at a wavelength between about 9100 and about 11000 nm, particularly about 10600 nm. Can be amplified. Suitable amplifiers and lasers used in the laser system 115 operate at a laser device, eg, relatively high power, eg, 10 kW or higher, and a high pulse repetition rate, eg, 50 kHz or higher, A pulsed gas discharge CO ₂ laser device that generates radiation with DC or RF excitation at, for example, about 9300 nm or about 10600 nm can be included. The optical amplifier in the laser system 115 can include a cooling system such as water that can be used when operating the laser system 115 at higher power.

コレクターミラー１３５は、増幅光ビーム１１０が通過してターゲット領域１０５に到達することを可能にする開口１４０を含む。コレクターミラー１３５は、例えば、ターゲット領域１０５での第１焦点と、ＥＵＶ光を光源１００から出力することができ、かつ例えば集積回路リソグラフィツール（図示せず）に入力することができる中間位置１４５での第２焦点（中間焦点とも呼ばれる）とを有する楕円面ミラーとすることができる。 The collector mirror 135 includes an aperture 140 that allows the amplified light beam 110 to pass through to reach the target region 105. The collector mirror 135 can be, for example, a first focal point at the target region 105 and an intermediate position 145 that can output EUV light from the light source 100 and can be input to, for example, an integrated circuit lithography tool (not shown). And an ellipsoidal mirror having a second focal point (also referred to as an intermediate focal point).

主コントローラ１５５はまた、レーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に接続される。主コントローラ１５５は、従って、レーザ位置、方向、及びタイミング補正信号を例えばレーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に与えることができ、レーザ制御システム１５７は、補正信号を使用してレーザタイミング回路を制御することができる。ビーム制御システム１５８は、補正信号を使用して、チャンバ１３０内のビーム焦点の位置及び／又は集束力を変えるようにビーム搬送システム１２０の増幅光ビーム位置及び形状を制御することができる。 The main controller 155 is also connected to the laser control system 157 and the beam control system 158. The main controller 155 can therefore provide laser position, orientation, and timing correction signals to, for example, the laser control system 157 and the beam control system 158, which use the correction signals to control the laser timing circuit. can do. The beam control system 158 can use the correction signal to control the amplified light beam position and shape of the beam delivery system 120 to change the position and / or focusing power of the beam focus within the chamber 130.

光源１００は、例えばターゲット領域１０５に対する液滴の位置を示す出力を与え、かつこの出力を主コントローラ１５５に与える１つ又はそれよりも多くのターゲット又は液滴撮像器１６０を含むことができ、主コントローラ１５５は、例えば、液滴位置誤差を液滴単位で又は平均して計算することができる液滴位置及び軌道を計算することができる。 The light source 100 can include, for example, one or more target or droplet imagers 160 that provide an output indicating the position of the droplet relative to the target area 105 and provide this output to the main controller 155. The controller 155 can calculate droplet positions and trajectories that can calculate, for example, droplet position errors on a droplet basis or on average.

ターゲット材料送出システム１２５は、主コントローラ１５５からの信号に応答して、例えば、望ましいターゲット領域１０５に到達する液滴における誤差を補正するようにターゲット材料供給装置１２７によって放出されるような液滴の放出点を修正するように作動可能であるターゲット材料送出制御システム１２６を含む。 The target material delivery system 125 is responsive to signals from the main controller 155, for example, for droplets as emitted by the target material supply device 127 to correct errors in the droplets reaching the desired target region 105. A target material delivery control system 126 that is operable to modify the discharge point is included.

更に、光源１００は、ターゲット領域１０５内のターゲット混合物１１４から反射された光を見るために使用することができる１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を含むことができる。別の試験レーザ（ターゲット領域１０５に向けて誘導されるＨｅ−Ｎｅレーザのような）からのターゲット混合物１１４から反射された光を検出するために、１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５をチャンバ１３０内に置くことができる（図１に示すように）。他の実施において、増幅光ビーム又はターゲット混合物１１４から後方反射された案内レーザビーム（案内レーザ１７５からの）を検出するために、１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を駆動レーザシステム１１５の近くに置くことができる。 Furthermore, the light source 100 can include one or more photodetectors 165 that can be used to view the light reflected from the target mixture 114 in the target region 105. One or more photodetectors 165 to detect light reflected from the target mixture 114 from another test laser (such as a He-Ne laser directed toward the target region 105). Can be placed in the chamber 130 (as shown in FIG. 1). In other implementations, one or more photodetectors 165 may be driven by the laser system 115 to detect the amplified light beam or the guide laser beam (from the guide laser 175) reflected back from the target mixture 114. Can be placed near.

光源１００はまた、光源１００の様々な部分を位置合わせするか又は増幅光ビーム１１０をターゲット領域１０５にステアリングするのを補助するのに使用することができる案内レーザ１７５を含むことができる。案内レーザ１７５に関連して、光源１００は、案内レーザ１７５から光の一部分及び増幅光ビーム１１０をサンプリングするために集束アセンブリ１２２内に置かれたサンプリング装置１２４を含む。他の実施において、サンプリング装置１２４は、ビーム搬送システム１２０内に置かれる。サンプリング装置１２４は、光の部分集合をサンプリング又は向け直す光学要素を含むことができ、このような光学要素は、案内レーザビーム及び増幅光ビーム１１０の電力に耐えることができるあらゆる材料から製造される。サンプリング装置１２４は、サンプリングされた光の診断部分の画像を捕捉する光センサを含むことができ、光センサは、診断を目的として主コントローラ１５５によって使用することができる画像信号を出力することができる。このようなサンプリング装置１２４の例は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている２０１１年６月１６日公開の米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書に見出される。 The light source 100 can also include a guide laser 175 that can be used to align various portions of the light source 100 or to assist in steering the amplified light beam 110 to the target region 105. In connection with the guide laser 175, the light source 100 includes a sampling device 124 placed in the focusing assembly 122 to sample a portion of the light from the guide laser 175 and the amplified light beam 110. In other implementations, the sampling device 124 is placed within the beam delivery system 120. The sampling device 124 can include optical elements that sample or redirect a subset of light, such optical elements being manufactured from any material that can withstand the power of the guide laser beam and the amplified light beam 110. . The sampling device 124 can include a light sensor that captures an image of a diagnostic portion of the sampled light, and the light sensor can output an image signal that can be used by the main controller 155 for diagnostic purposes. . An example of such a sampling device 124 is found in US Patent Publication No. 2011/0141865, published June 16, 2011, which is incorporated herein by reference in its entirety.

測定システムは、エネルギセンサ１７０及び主コントローラ１５５から少なくとも部分的に形成される。測定システムはまた、サンプリング装置１２４、ターゲット撮像器１６０、及び１つ又はそれよりも多くの光検出器１６５を含むことができる。主コントローラ１５５は、エネルギセンサ１７０からの出力を解析し（かつターゲット撮像器１６０及び光検出器１６５からの出力を解析することができ）、かつこの情報を使用して、以下で更に説明するように、ビーム制御システム１５８を通じて集束アセンブリ１２２又はビーム搬送システム１２０内の構成要素を調節する。 The measurement system is at least partially formed from the energy sensor 170 and the main controller 155. The measurement system may also include a sampling device 124, a target imager 160, and one or more photodetectors 165. The main controller 155 analyzes the output from the energy sensor 170 (and can analyze the outputs from the target imager 160 and the photodetector 165) and uses this information as will be further described below. In addition, components within the focusing assembly 122 or the beam delivery system 120 are adjusted through the beam control system 158.

すなわち、要約すると、光源１００は、駆動軸線に沿って誘導される増幅光ビーム１１０を生成し、これは、ターゲット混合物１１４をターゲット領域１０５で照射して混合物１１４内のターゲット材料をＥＵＶ範囲の光を出射するプラズマに変換する。増幅光ビーム１１０は、レーザシステム１１５の設計及び特性に基づいて判断される特定の波長（光源波長とも呼ばれる）で作動する。更に、増幅光ビーム１１０は、ターゲット材料がコヒーレントなレーザ光を生成するのに十分なフィードバックをレーザシステム１１５に提供して戻す時か、又は駆動レーザシステム１１５がレーザ空洞を形成する適切な光学的フィードバックを含む場合にはレーザビームとすることができる。 That is, in summary, the light source 100 generates an amplified light beam 110 that is guided along the drive axis, which irradiates the target mixture 114 at the target region 105 to irradiate the target material in the mixture 114 with light in the EUV range. Is converted into plasma that emits light. The amplified light beam 110 operates at a specific wavelength (also referred to as the light source wavelength) that is determined based on the design and characteristics of the laser system 115. In addition, the amplified light beam 110 is suitable when the target material provides sufficient feedback to the laser system 115 to produce coherent laser light, or when the drive laser system 115 forms a suitable laser cavity. When feedback is included, a laser beam can be used.

図２を参照すると、光源１００は、例示的な実施において、ターゲット領域２０５、コレクターミラー２３５、エネルギセンサ２７０、及びターゲット材料供給装置２２７を含む。この実施において、エネルギセンサ２７０は、４つのエネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４を含む。ターゲット材料供給装置２２７は、ターゲット混合物２１４の液滴を１０，０００個／秒を超える速度でターゲット領域２０５に生成することができ、ターゲット混合物２１４の液滴は、約２０ｍ／ｓｅｃの速度で進むことができる。液滴のサイズは、幅が約１０μｍ又はこれよりも大きいとすることができる。コレクターミラー２３５は、レーザシステム１１５からの増幅光ビーム２１０がコレクターミラー２３５を通過してターゲット領域２０５と交差することを可能にする開口２４０を含む。 Referring to FIG. 2, the light source 100 includes a target region 205, a collector mirror 235, an energy sensor 270, and a target material supply 227 in an exemplary implementation. In this implementation, energy sensor 270 includes four energy sensors 271, 272, 273, 274. The target material supply device 227 can generate droplets of the target mixture 214 in the target region 205 at a speed exceeding 10,000 / second, and the droplets of the target mixture 214 travel at a speed of about 20 m / sec. be able to. The size of the droplet can be about 10 μm wide or larger. The collector mirror 235 includes an aperture 240 that allows the amplified light beam 210 from the laser system 115 to pass through the collector mirror 235 and intersect the target region 205.

この実施において、エネルギセンサ２７０は、主軸線２１１（これは、ｚ方向と平行である）から半径方向に分離され、かつ軸線周りに角度的に配置される。すなわち、エネルギセンサ２７０は、主軸線２１１に垂直である平面に置かれ、かつ主軸線２１１周りに角度をつけて置くことができる。エネルギセンサ２７０の各々（特に、センサ２７１、２７２、２７３、２７４）は、主軸線２１１からある一定の半径方向距離に位置決めすることができ、特定のセンサ（例えば、センサ２７１）の半径方向距離は、主軸線２１１からの別のセンサ（例えば、センサ２７２、２７３、２７４のいずれか）の半径方向距離と異なる場合がある。各エネルギセンサ２７０は、紫外領域の電磁放射線のエネルギを観測かつ測定することができるあらゆるセンサとすることができる。従って、一部の実施において、エネルギセンサ２７０は、フォトダイオードであり、他の実施においては、エネルギセンサ２７０は、光電子増倍管である。 In this implementation, the energy sensor 270 is radially separated from the main axis 211 (which is parallel to the z direction) and angularly disposed about the axis. That is, the energy sensor 270 can be placed on a plane that is perpendicular to the main axis 211 and at an angle around the main axis 211. Each of the energy sensors 270 (particularly sensors 271, 272, 273, 274) can be positioned at a certain radial distance from the main axis 211, and the radial distance of a particular sensor (eg, sensor 271) is , May be different from the radial distance of another sensor (eg, any of sensors 272, 273, 274) from main axis 211. Each energy sensor 270 can be any sensor that can observe and measure the energy of electromagnetic radiation in the ultraviolet region. Thus, in some implementations, energy sensor 270 is a photodiode, and in other implementations energy sensor 270 is a photomultiplier tube.

エネルギセンサ２７０は、ＥＵＶ光生成中に使用される前に、エネルギセンサ２７０の相対感度を判断するために主軸線２１１上で（すなわち、ターゲット領域２０５で）既知の信号を用いて較正される。較正情報は、記憶され、かつ解析中に主コントローラ１５５によって使用される。較正のために、エネルギセンサ２７０が主軸線２１１から半径方向に等距離であることは必要ではない。 The energy sensor 270 is calibrated with a known signal on the main axis 211 (ie, at the target region 205) to determine the relative sensitivity of the energy sensor 270 before being used during EUV light generation. The calibration information is stored and used by the main controller 155 during analysis. For calibration, it is not necessary for the energy sensor 270 to be equidistant from the main axis 211 in the radial direction.

増幅光ビーム２１０は、ターゲット領域２０５でターゲット材料２１４と交差するようにターゲット領域２０５に向けて案内され、光源１００は、交差時間及び面積オーバーラップが十分に大きい場合に十分なＥＵＶ放射線を生成することができる。例えば、一部の実施において、増幅光ビーム２１０がターゲット材料２１４の液滴と交差する時間は、約１〜１０μｓの間とすることができる。一般的に、増幅光ビーム２１０の駆動軸線２１２は、有効量のＥＵＶ放射線をターゲット領域２０５で生成するためにターゲット領域２０５から特定の半径方向距離内にあるべきである。しかし、駆動軸線２１２を有効量のＥＵＶ放射線を生成するように位置決めすることができる半径方向距離の許容可能な範囲がある場合がある。光源１００は、ターゲット領域２０５に向けて増幅光ビーム２１０の照準を合わせるように構成することができる。ただし最終的には、駆動軸線２１２のアラインメントは、少なくとも最小量のＥＵＶ放射線を生成する駆動軸線２１２の方向及び角度であるように主コントローラ１５５により判断され、このアラインメントは、主軸線２１１又はターゲット領域２０５の中心と一致しない場合がある。 The amplified light beam 210 is guided toward the target region 205 to intersect the target material 214 at the target region 205, and the light source 100 generates sufficient EUV radiation when the crossing time and area overlap are sufficiently large. be able to. For example, in some implementations, the time that the amplified light beam 210 intersects the droplet of target material 214 can be between about 1-10 μs. In general, the drive axis 212 of the amplified light beam 210 should be within a certain radial distance from the target region 205 in order to produce an effective amount of EUV radiation in the target region 205. However, there may be an acceptable range of radial distances at which the drive axis 212 can be positioned to produce an effective amount of EUV radiation. The light source 100 can be configured to aim the amplified light beam 210 toward the target region 205. Ultimately, however, the alignment of the drive axis 212 is determined by the main controller 155 to be at least the direction and angle of the drive axis 212 that produces the least amount of EUV radiation, and this alignment is determined by the main axis 211 or the target area. The center of 205 may not coincide.

図３を参照すると、測定システム３００は、駆動軸線２１２をターゲット領域２０５に対して位置合わせして有効量のＥＵＶ放射線を生成するために使用される。この目的のために、測定システム３００は、エネルギセンサ１７０（例えば、エネルギセンサ２７０のような）を含み、その出力は、主コントローラ１５５のアラインメント制御モジュール３０５に供給される。主コントローラ１５５、特に、アラインメント制御モジュール３０５は、図４に関して以下に説明する手順を実行し、１つ又は複数の信号をビーム制御システム１５８に送ってビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を調節することにより、ターゲット領域１０５に対する増幅光ビーム１１０の駆動軸線の位置又は角度のうちの１つ又はそれよりも多くを調節する。有効量のＥＵＶ放射線は、１μｍほども小さい増幅光ビーム１１０の駆動軸線とターゲット領域２０５との間のオフセットの値に対して実質的に落ちる可能性がある。従って、測定システム３００は、０．１から５０μｍの程度の相対的半径方向アラインメントの調節を行うために使用することができる。 Referring to FIG. 3, the measurement system 300 is used to align the drive axis 212 with respect to the target region 205 to produce an effective amount of EUV radiation. For this purpose, the measurement system 300 includes an energy sensor 170 (eg, such as energy sensor 270) whose output is provided to the alignment control module 305 of the main controller 155. The main controller 155, in particular the alignment control module 305, performs the procedure described below with respect to FIG. 4 and sends one or more signals to the beam control system 158 to transmit one of the beam transport system 120 and the focusing assembly 122. Adjusting one or more of the positions or angles of the drive axis of the amplified light beam 110 relative to the target region 105 by adjusting one or more factors. An effective amount of EUV radiation can substantially drop for the value of the offset between the drive axis of the amplified light beam 110 and the target area 205 as small as 1 μm. Accordingly, the measurement system 300 can be used to make relative radial alignment adjustments on the order of 0.1 to 50 μm.

要件ではないが、測定システム３００は、他の機能を実行する他の構成要素を含むことができる。例えば、測定システム３００は、サンプリング装置１２４を含み、これは、米国特許公開第２０１１／０１４１８６５号明細書により詳細に説明されているように、主コントローラ１５５のオーバーラップ制御モジュール３１０によって使用されて画像信号の特徴を計算し、かつビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を調整するための信号をビーム制御システム１５８に送ることができる画像信号を出力する。 Although not a requirement, measurement system 300 can include other components that perform other functions. For example, the measurement system 300 includes a sampling device 124 that is used by the overlap control module 310 of the main controller 155 as described in more detail in US Patent Publication No. 2011/0141865. A signal characteristic is calculated and an image signal is output that can be sent to the beam control system 158 to adjust the elements in one or more of the beam delivery system 120 and the focusing assembly 122.

別の例として、測定システム３００は、光検出器１６５からの出力及び任意的にエネルギセンサ１７０からの出力を受け取って解析し、解析に基づいて増幅光ビーム１１０のパルスの発射のタイミングを調節する方法を判断するレーザトリガ制御モジュール３１５を含む。レーザトリガ制御モジュール３１５は、解析の結果に応じて、発射時間及び速度を調節する信号をレーザ制御システム１５７に出力する。 As another example, measurement system 300 receives and analyzes the output from photodetector 165 and optionally the output from energy sensor 170, and adjusts the timing of the firing of pulses of amplified light beam 110 based on the analysis. A laser trigger control module 315 for determining the method is included. The laser trigger control module 315 outputs a signal for adjusting the firing time and speed to the laser control system 157 according to the result of the analysis.

更に別の例として、測定システム３００は、液滴位置誤差を液滴単位で又は平均で計算することができる液滴位置及び軌道を計算する液滴位置モジュール３２０を含む。液滴位置モジュール３２０は、こうして液滴位置偏差を判断する。すなわち、モジュール３２０の出力は、ターゲット材料送出制御システム１２６内に供給することができ、これは、この出力を使用して、ターゲット領域１０５内のターゲット材料１１４の位置又は方向を調節するか、又はターゲット材料供給装置１２７から出力されるターゲット材料１１４のタイミング又は速度を調節することができる。モジュール３２０の出力は、ビーム搬送システム１２０及び集束アセンブリ１２２のうちの１つ又はそれよりも多くにおける要素を必要に応じて調整又は調節するビーム制御システム１５内に供給することができる。 As yet another example, the measurement system 300 includes a droplet position module 320 that calculates droplet position and trajectory where droplet position errors can be calculated on a droplet basis or on average. The droplet position module 320 thus determines the droplet position deviation. That is, the output of module 320 can be fed into target material delivery control system 126, which uses this output to adjust the position or orientation of target material 114 within target region 105, or The timing or speed of the target material 114 output from the target material supply device 127 can be adjusted. The output of the module 320 can be provided in a beam control system 15 that adjusts or adjusts elements as needed in one or more of the beam delivery system 120 and the focusing assembly 122.

図４を参照すると、測定システム３００は、増幅光ビーム１１０の半径方向アラインメントをターゲット混合物１１４に対して調節する手順４００を実行する。光源１００の初期設定の後に、主コントローラ１５５は、増幅光ビーム１１０を駆動レーザシステム１１５から駆動軸線に沿ってターゲット混合物１１４が位置するターゲット領域１０５に向けて誘導する信号をレーザ制御システム１５７及びビーム制御システム１５８に送る（段階４０５）。ターゲット混合物１１４内のターゲット材料の少なくとも一部分は、紫外（例えば、ＥＵＶ）電磁放射線を放出するプラズマ状態に変換される。 Referring to FIG. 4, the measurement system 300 performs a procedure 400 for adjusting the radial alignment of the amplified light beam 110 relative to the target mixture 114. After initial setup of the light source 100, the main controller 155 directs a signal that directs the amplified light beam 110 from the drive laser system 115 along the drive axis toward the target region 105 where the target mixture 114 is located, Send to control system 158 (step 405). At least a portion of the target material in the target mixture 114 is converted to a plasma state that emits ultraviolet (eg, EUV) electromagnetic radiation.

次に、エネルギセンサ１７０は、プラズマ状態のターゲット材料１１４から放出されるＥＵＶ電磁放射線のエネルギを検出し、主コントローラ１５５は、出力（感知されたエネルギ）をエネルギセンサ１７０の各々から受け取る（段階４１０）。主コントローラ１５５は、感知エネルギを解析する（段階４１５）。図２に示す実施において、主コントローラ１５５に対して、エネルギセンサ２７１は、感知エネルギＥ１を出力し、エネルギセンサ２７２は、感知エネルギＥ２を出力し、エネルギセンサ２７３は、感知エネルギＥ３を出力し、エネルギセンサ２７４は、感知エネルギＥ４を出力する。主コントローラ１５５は、解析された感知エネルギに基づいて相対的半径方向アラインメントＲＡを推定する（段階４２０）。１つの例示的な実施において、主コントローラ１５５は、ｙ方向の相対的半径方向アラインメント（ＲＡｙ）を以下の計算に基づいて推定する。 Next, the energy sensor 170 detects the energy of EUV electromagnetic radiation emitted from the target material 114 in the plasma state, and the main controller 155 receives an output (sensed energy) from each of the energy sensors 170 (step 410). ). The main controller 155 analyzes the sensed energy (step 415). In the implementation shown in FIG. 2, for the main controller 155, the energy sensor 271 outputs the sensing energy E1, the energy sensor 272 outputs the sensing energy E2, the energy sensor 273 outputs the sensing energy E3, The energy sensor 274 outputs sensed energy E4. The main controller 155 estimates the relative radial alignment RA based on the analyzed sensed energy (step 420). In one exemplary implementation, the main controller 155 estimates the relative radial alignment (RAy) in the y direction based on the following calculation.

図６も参照すると、例示的なグラフ６００は、エネルギセンサの全てから取られたエネルギの全エネルギＥｔｏｔを示し、図２に示す実施に関して、ｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の要素の位置の関数としてＥｔｏｔ＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４である。 Referring also to FIG. 6, an exemplary graph 600 shows the total energy Etot of energy taken from all of the energy sensors, and for the implementation shown in FIG. 2, the elements in the beam delivery system taken along the y direction. As a function of the position, Etot = E1 + E2 + E3 + E4.

図７も参照すると、例示的なグラフ７００は、増幅光ビームの駆動軸線とターゲット領域との間の相対的半径方向アラインメントＲＡｙをｙ方向に沿って取られたビーム送出システム内の調節可能な要素の位置の関数として示している。増幅光ビーム１１０がビーム送出システム内の調節可能な要素と相互作用するので、要素の調節により、増幅光ビームは、ターゲット領域に対して横断方向に又は角度的に移動される。相対的半径方向アラインメントＲＡｙは、要素がｙ方向に沿って調節される時に、変曲値７０５を通過する経路を辿る。変曲値７０５は、増幅光ビームがｙ方向にエネルギセンサ２７１及び２７２間及びエネルギセンサ２７４及び２７３間でほぼ等距離である点を示している。増幅光ビームがｙ方向に等距離の値からオフセットしているので、相対的半径方向アラインメントＲＡｙは、変曲値７０５から離れる経路を辿る。 Referring also to FIG. 7, an exemplary graph 700 is an adjustable element in the beam delivery system taken along the y-direction relative radial alignment RAy between the drive axis of the amplified light beam and the target region. As a function of the position of. As the amplified light beam 110 interacts with adjustable elements in the beam delivery system, adjustment of the elements causes the amplified light beam to be moved transversely or angularly relative to the target area. The relative radial alignment RAy follows a path through the inflection value 705 when the element is adjusted along the y direction. The inflection value 705 indicates that the amplified light beam is substantially equidistant between the energy sensors 271 and 272 and between the energy sensors 274 and 273 in the y direction. Since the amplified light beam is offset from the equidistant value in the y direction, the relative radial alignment RAy follows a path away from the inflection value 705.

すなわち、ＲＡｙ信号は、増幅光ビーム２１０の駆動軸線２１２のターゲット領域２０５からのオフセット（これは、主軸線２１１により表すことができる）を判断するのに使用することができる。例えば、図５Ａに示すように、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７１及び２７４により近く、従って、ＲＡｙは、変曲値７０５よりも大きく、それぞれエネルギセンサ２７１、２７４からのエネルギ信号Ｅ１及びＥ４が、それぞれエネルギセンサ２７２、２７３からのエネルギ信号Ｅ２及びＥ３よりも大きいことを示している。別の例として、図５Ｂに示すように、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７２及び２７３により近く、従って、ＲＡｙは、変曲値７０５を下回り、従って、エネルギ信号Ｅ２及びＥ３がエネルギ信号エル及びＥ４よりも大きいことを示している。図５Ｃを参照すると、駆動軸線２１２は、エネルギセンサ２７３及び２７４からｙ方向に沿ってほぼ等距離にあり、かつエネルギセンサ２７１及び２７２からｙ方向に沿ってほぼ等距離にある。従って、ＲＡｙは、変曲値７０５に近づく。 That is, the RAy signal can be used to determine the offset of the amplified light beam 210 from the target region 205 of the drive axis 212 (which can be represented by the main axis 211 ). For example, as shown in FIG. 5A, the drive axis 212 is closer to the energy sensors 271 and 274, so RAy is greater than the inflection value 705, and the energy signals E1 and E4 from the energy sensors 271 and 274, respectively, It is shown that the energy signals E2 and E3 from the energy sensors 272 and 273 are respectively larger. As another example, as shown in FIG. 5B, the drive axis 212 is closer to the energy sensors 272 and 273, so RAy is below the inflection value 705, so that the energy signals E2 and E3 are energy signals L and E4. It is bigger than that. Referring to FIG. 5C, drive axis 212 is approximately equidistant from energy sensors 273 and 274 along the y direction and approximately equidistant from energy sensors 271 and 272 along the y direction. Therefore, RAy approaches the inflection value 705.

エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４が、ｙ方向に完全に位置合わせされ、かつ主軸線２１１に沿った信号が、等しいエネルギをエネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４の各々に供給するように較正された場合に、ＲＡｙの変曲値７０５は０に近づくであろう。 The energy sensors 271, 272, 273, 274 are perfectly aligned in the y direction and calibrated so that signals along the main axis 211 provide equal energy to each of the energy sensors 271, 272, 273, 274. If so, the RAy inflection value 705 will approach zero.

次に、主コントローラ１５５は、増幅光ビームの方向をターゲット領域１０５に対して調節する（段階４２５）。主コントローラ１５５は、ビーム送出システム内の１つ又はそれよりも多くの要素の位置を調節し、それによって増幅光ビーム１１０の位置及び／又は角度をターゲット領域１０５に対して調節する方法を判断することによってこれを行う。その後に、主コントローラ１５５は、増幅光ビームの位置及び／又は角度を制御する１つ又はそれよりも多くの要素に結合されたアクチュエータを調節するビーム制御システム１５８に信号を送る。このようにして、ターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向距離が調節される。また、これにより、プラズマ状態のターゲット材料から出射したＥＵＶ電磁放射線出力の全エネルギを改善することができる。 Next, the main controller 155 adjusts the direction of the amplified light beam with respect to the target region 105 (step 425). The main controller 155 determines how to adjust the position of one or more elements in the beam delivery system and thereby adjust the position and / or angle of the amplified light beam 110 relative to the target region 105. Do this by doing that. Thereafter, the main controller 155 sends a signal to a beam control system 158 that adjusts an actuator coupled to one or more elements that control the position and / or angle of the amplified light beam. In this way, the relative radial distance between the target mixture and the drive axis of the amplified light beam is adjusted. Thereby, the total energy of the EUV electromagnetic radiation output emitted from the target material in the plasma state can be improved.

例えば、ビーム送出システム内の要素は、ｙ方向に沿って調節される時に、駆動軸線２１２とターゲット領域２０５との間の相対的なアラインメントを変える（これは、主軸線２１１により表される）。全エネルギＥｔｏｔは、要素の特定の位置６０５に対して最大値に到達する。従って、ビーム送出システム内の要素の位置を調節することにより、ターゲット混合物と増幅光ビームの駆動軸線との間の相対的半径方向距離も調節され、それによってプラズマ状態のターゲット材料によって放出されるＥＵＶ放射線を増大させてより多くのＥＵＶ光を光源１００から生成する。 For example, elements in the beam delivery system change the relative alignment between the drive axis 212 and the target region 205 when this is adjusted along the y direction (this is represented by the main axis 211 ). The total energy Etot reaches a maximum value for a particular position 605 of the element. Therefore, by adjusting the position of the elements in the beam delivery system, the relative radial distance between the target mixture and the drive axis of the amplified light beam is also adjusted, thereby causing EUV emitted by the plasma state target material. Increasing the radiation generates more EUV light from the light source 100.

調節することができる１つ又は複数の要素は、集束アセンブリ１２２内の最終集束レンズ及びミラーのうちの１つ又はそれよりも多くとすることができる。このような要素及びそれらの調節の例は、２０１１年６月１６日公開の米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書に見ることができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。他の実施において、調節することができる要素は、集束アセンブリ１２２内の最終集束曲面ミラーとすることができる。このような要素の例は、２０６６年１０月５日公開の米国特許公開第２００６７０２１９９５７号明細書に見ることができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。 The one or more elements that can be adjusted can be one or more of the final focusing lens and mirror in the focusing assembly 122. Examples of such elements and their adjustments can be found in US Patent Publication No. 2011/0140008, published June 16, 2011, which is incorporated herein by reference in its entirety. ing. In other implementations, the element that can be adjusted may be the final focusing curved mirror in focusing assembly 122. Examples of such elements can be found in U.S. Patent Publication No. 200601995957, published Oct. 5, 2066, which is incorporated herein by reference in its entirety.

別の例として及び図２を参照すると、曲面ミラー２２３は、ミラー２２３をｙ又はｘ方向のうちの１つ又はそれよりも多くに沿って平行移動させることにより、又はミラー２２３をｘ又はｙ方向周りに回転させることによって調節することができる。 As another example and with reference to FIG. 2, the curved mirror 223 can be translated by translating the mirror 223 along one or more of the y or x directions, or the mirror 223 in the x or y direction. It can be adjusted by rotating around.

調節することができる要素は、ビーム搬送システム１２０又は集束アセンブリ１２２内のミラー、曲面ミラー、レンズ、又はあらゆる他の構成要素とすることができる。このような要素の例は、米国特許公開第２０１１／０１４０００８号明細書に説明されたビーム搬送システムに見ることができる。 The element that can be adjusted may be a mirror, curved mirror, lens, or any other component in the beam delivery system 120 or focusing assembly 122. Examples of such elements can be found in the beam delivery system described in US Patent Publication No. 2011/0140008.

以上の内容ではｙ方向に沿った調節の例を提供したが、相対的半径方向アラインメントは、ｘ方向に沿って又はｘ及びｙの両方向に沿って調節することができる。例えば、ｘ方向に沿った相対的半径方向アラインメントＲＡｘは、以下の例示的な式により与えることができる。 Although the above provided examples of adjustment along the y direction, the relative radial alignment can be adjusted along the x direction or along both the x and y directions. For example, the relative radial alignment RAx along the x direction can be given by the following exemplary equation:

更に、上述の方法以外に相対的半径方向アラインメントをｘ又はｙ方向において計算する方法があると考えられる。エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４は、図２に示すものと異なる角度位置に沿って置くことができ、かつこれらの角度位置に限定されない。例えば、エネルギセンサ２７１、２７２、２７３、２７４は、図８に示すように置くことができる。１つの方向に沿った相対的半径方向アラインメントだけを知る必要がある場合には、２つほどまでに少ないエネルギセンサを使用することができる。 In addition to the methods described above, there may be methods for calculating the relative radial alignment in the x or y direction. The energy sensors 271, 272, 273, 274 can be placed along angular positions different from those shown in FIG. 2, and are not limited to these angular positions. For example, the energy sensors 271, 272, 273, 274 can be placed as shown in FIG. If it is only necessary to know the relative radial alignment along one direction, as few as two energy sensors can be used.

上述の測定システム３００は、光データのみを使用して増幅光ビームのアラインメントを判断する測定システムよりも高いサンプリング速度を可能にする。例えば、測定システム３００は、ターゲット領域でターゲット混合物の液滴当たり１つのサンプル（相対的半径方向アラインメントＲＡがサンプルにおいて判断される）の割合で作動することができる。更に、エネルギセンサ１７０の範囲及び感度は、アラインメントを判断するのに使用される従来の光検出器の範囲及び感度よりも大きい。 The measurement system 300 described above allows for a higher sampling rate than a measurement system that uses only optical data to determine the alignment of the amplified light beam. For example, the measurement system 300 can operate at a rate of one sample per target mixture droplet in the target area (relative radial alignment RA is determined in the sample). Further, the range and sensitivity of the energy sensor 170 is greater than the range and sensitivity of the conventional photodetector used to determine alignment.

相対的半径方向アラインメントを調節することにより、ＥＵＶ生成を増大させることができ、光源１００は、エネルギセンサに依存する測定システム３００を欠く従来のシステムよりも大きい効率で作動させることができる。 By adjusting the relative radial alignment, EUV generation can be increased and the light source 100 can be operated with greater efficiency than conventional systems that lack a measurement system 300 that relies on energy sensors.

他の実施も、以下の特許請求の範囲内である。 Other implementations are within the scope of the following claims.

１５５主コントローラ
２０５ターゲット領域
２１０光ビーム
２３５コレクターミラー
２４０開口 155 Main controller 205 Target area 210 Light beam 235 Collector mirror 240 Aperture

Claims

A drive laser system for generating an amplified light beam of pulses traveling along a drive axis;
A beam delivery system for directing the amplified light beam of pulses toward a target area;
A target material delivery system for supplying a target mixture containing the target material to the target region;
Two or more sensors radially separated at different positions from a main axis intersecting the target region, wherein the amplified light beam of the pulse is emitted from the target material in a plasma state when intersecting the target mixture Two or more sensors for detecting the energy of ultraviolet electromagnetic radiation;
Receiving an output from the two or more sensors, estimating a relative radial alignment between the target mixture and the drive axis in the target region based on a calculation using the detected energy, and the target Adjusting the radial alignment of the amplified light beam with respect to the target mixture in a region, thereby adjusting the relative radial distance between the target mixture and the drive axis in the target region; and a controller for outputting a,
Adjusting the radial alignment of the amplified light beam relative to the target mixture includes adjusting the position of one or more elements in the beam delivery system .

The drive laser system includes one or more optical amplifiers each including a gain medium capable of optically amplifying a desired wavelength with high gain, a pump source, and an internal optical system. Equipment.

The apparatus of claim 2, wherein the gain medium comprises CO 2.

The apparatus of claim 1, wherein the beam delivery system includes a focusing optical element that focuses the amplified light beam onto the target area.

The apparatus of claim 1, wherein the target material delivery system includes a nozzle that supplies a fluid droplet of the target mixture to the target area.

The radiation collector of claim 1, further comprising a radiation collector that captures and redirects at least a portion of the ultraviolet electromagnetic radiation emitted from the target material in the plasma state when the amplified light beam of the pulse intersects the target mixture. apparatus.

The apparatus of claim 1, wherein the emitted ultraviolet electromagnetic radiation comprises extreme ultraviolet electromagnetic radiation.

The apparatus of claim 1, wherein the two or more sensors include at least four sensors that are radially separated from the main axis.

The at least one of the two or more sensors is radially separated from the main axis by a distance that is different from a distance that radially separates at least one of the other sensors. apparatus.

An imaging device for capturing an optical image of the laser beam reflected back from the target mixture toward the drive laser system;
The apparatus of claim 1, wherein the controller also receives output from the imaging device and estimates the relative radial alignment based on the output received from the imaging device.

The apparatus of claim 1, wherein a sampling rate of the two or more sensors is a measure of a pulse repetition rate of the drive laser system.